一次重點流域飛機人工增雨服務過程分析

李枚曼，喻乙耽，許 弋

（貴州省人工影響天氣辦公室，貴陽 550000）

貴州省位于西南地區(qū)云貴高原東斜坡地帶，處于西南印度洋、東部太平洋2大水汽通道上，降水量充沛，屬于亞熱帶潤濕型季風氣候，但受季風活動的制約，降水時空分布不均，存在嚴重的季節(jié)性缺水，且廣泛分布的喀斯特地貌使蓄水保水能力差，臨時性干旱頻繁[1-6]。同時，重點流域、水庫蓄水減少和地下水水位下降，造成水力發(fā)電量下降和城市水源供應緊張，以及能源保供需求緊張。飛機人工增雨是貴州開發(fā)空中水資源，實現生態(tài)修復的有效工具，在積極開發(fā)空中云水資源、重點流域和水庫蓄水、降低森林火險及生態(tài)水源涵養(yǎng)等方面提供質量越來越高的服務保障，服務經濟社會發(fā)展。本文利用自動氣象站資料及新一代天氣雷達產品等分析了2021年7月17日影響貴州省西南部的一次降水過程，對此次飛機人工增雨服務過程和作業(yè)效果進行分析研究。

1 天氣形勢及作業(yè)條件分析

1.1 增雨增蓄需求分析

根據貴州省氣象服務中心對2021年7月6日—16日全省降水監(jiān)測分析，降雨普遍集中于該省西北部地區(qū)，紅水河流域國家氣象站累計降水量在0.8 mm（長順）～24.1 mm（貞豐），與常年同期相比，流域均呈現偏少趨勢，總體偏少七至九成（圖1和圖2）。據森林火險氣象等級預報顯示，7月17日南部地區(qū)森林火險氣象等級較高。

圖1 2021年7月6日8時至7月17日8時累計降水量分布圖

圖2 2021年7月6日至7月16日降水量距平百分率

1.2 增雨作業(yè)條件分析

1.2.1 天氣形勢分析

受高空槽影響，低層850 hPa切變線在貴州省北部邊緣地區(qū)生成并自北向南方向移動。受低渦切邊系統(tǒng)影響，貴州省的西南部將出現一次降雨天氣過程，云水條件、動力條件均有利于在紅水河流域（貴州省境內）開展增雨增蓄作業(yè)。

1.2.2 增雨作業(yè)條件分析

由CPEFS云模式產品可見，7月17日13:00—19:00紅水河流域（貴州省境內）有降水性云系覆蓋，云系自西向東發(fā)展，最大過冷水含量超過2 mm，云系過冷水主要位于0～-10℃高度層（5800～7100 m），過冷水最大含量可達2 g/kg，有一定的增雨潛力。

2 增雨作業(yè)情況

2.1 作業(yè)方案設計及作業(yè)情況

2.1.1 航線設計

根據天氣系統(tǒng)自西北向東南方向移動和降雨云團演變的特點，重點考慮紅水河流域，設計飛行區(qū)域，飛行航線為：黃果樹機場—關嶺—長順—貞豐—冊亨—羅甸—貞豐—黃果樹機場。預計作業(yè)時間為7月17日14：00—17：00；預計在5200—5900 m實施作業(yè)。攜帶碘化銀960 g；預計航程為703 km，此次探空0℃層高度約為5 km，作業(yè)高度在0℃層以上。

2.1.2 作業(yè)情況

7月17日14：10—16：22對貴州省西南部地區(qū)實施了飛機增雨作業(yè)，軌跡為黃果樹機場—關嶺—長順—紫云—冊亨—望謨—黃果樹機場。飛機于14：10起飛，16：22降落，15：08—15：56為播撒催化劑作業(yè)時段，飛行線路與規(guī)劃方案基本吻合。

2.2 作業(yè)合理性分析

2.2.1 衛(wèi)星反演產品分析

由2021年7月17日16:00—18:00FY-2G衛(wèi)星反演產品分析（如圖3至圖5所示），作業(yè)區(qū)域有云系覆蓋，云頂高度在6～13 km，云系深厚，云頂溫度在-40～-60℃之間，作業(yè)催化區(qū)域有云體發(fā)展并東移，所選區(qū)域云中有效粒子半徑平均值隨著云體發(fā)展呈增長趨勢，說明作業(yè)區(qū)域具有較好的冷云催化增雨作業(yè)條件。

圖3 2021年7月17日16時、17時和18時作業(yè)區(qū)域云頂高度演變特征

圖4 2021年7月17日16時、17時和18時作業(yè)區(qū)域云頂溫度演變特征

圖5 2021年7月17日16時、17時和18時作業(yè)區(qū)域有效粒子半徑演變特征

2.2.2 雷達產品分析

從2021年7月17日作業(yè)區(qū)附近的貴陽雷達回波組合反射率及回波剖面演變來看，催化區(qū)受強降水云系控制，降水云系前沿回波發(fā)展旺盛，以對流云降水為主，0℃層最大回波強度超過45 dBZ，回波頂高超過12 km。云系結構為積層混合降水云系，作業(yè)時機和部位合理，典型時刻雷達回波垂直剖面如圖6所示。

圖6 2021年7月17日催化云團移動方向的雷達回波垂直剖面（16:52）

2.2.3 催化劑類型和作業(yè)高度分析

由2021年7月17日8時貴陽探空資料反演云結構特征可以看出，8時貴陽市上空云層深厚，水汽條件充沛，在6～7 km高度有干冷空氣夾層，呈雙層結構，低層水汽充沛，云水條件較好，滿足實施增雨作業(yè)的條件，作業(yè)催化劑選擇合理，作業(yè)高度合理。綜合以上對催化作業(yè)的高度、催化劑類型、FY-2反演產品云頂高度、云頂溫度及云中有效粒子半徑、雷達組合反射率的分析，該次人工增雨催化作業(yè)是合理的。

3 作業(yè)效果物理檢驗分析

3.1 地面自動氣象站逐小時降雨量分析

從地面小時雨量變化情況分析，地面雨帶隨著云系的移動而移動，自西向東方向移動。飛行時地面無明顯降水，從飛行結束后的1—3 h地面的小時降水量不斷增加，局部可達50 mm。

3.2 雷達回波演變分析

從雷達回波演變情況看，云團自西向東方向移動，沿著云團的移動方向作垂直剖面，從平面分布圖和剖面圖（見圖7）中可以發(fā)現，催化開始時，作業(yè)區(qū)的雷達回波強度為0～35 dBZ，主要以20 dBZ回波為主，且回波垂直結構上回波中心強度15～30 dBZ；催化1 h以后，回波強度增強，回波中心強度達40 dBZ，回波高度增加，15 dBZ以上回波區(qū)域頂高可達10 km以上；增雨作業(yè)2 h后，回波中心強度達55 dBZ，作業(yè)區(qū)的雷達回波主要以35 dBZ回波為主；增雨作業(yè)3 h后，雷達回波開始消散?？梢娫茍F催化作業(yè)后，雷達回波強度增強。

圖7 2021年7月17日催化作業(yè)開始1 h、2 h和3 h催化云團移動方向上的雷達回波及垂直剖面

4 結論

通過對貴州省2021年7月17日飛機人工增雨作業(yè)過程分析，結論如下。

1）受高空槽影響，低層850 hPa切變線在貴州省北部邊緣地區(qū)生成并自北向南方向移動，紅水河流域普遍有中到大雨，通過國家人影CPEFS模式、數值預報和探空資料分析，作業(yè)區(qū)域濕度條件較好，云系發(fā)展旺盛，過冷水含量充沛，暖區(qū)厚度大，具有一定的催化潛力。

2）作業(yè)區(qū)域內云中有效粒子半徑平均值隨著云體發(fā)展呈增長趨勢，云系結構為積層混合降水云系，貴陽市上空云層深厚，低層水汽充沛，云水條件較好，滿足實施增雨作業(yè)的條件，認為此次作業(yè)是合理的。

3）此次飛機增雨作業(yè)區(qū)內雷達回波強度和覆蓋面積有所增強，降水量也在作業(yè)后有明顯增大，通過物理檢驗法可以檢驗本次作業(yè)效果。